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中圖分類號:G434 文獻標志碼:B 文章編號:1673-8454(2015)22-0021-04
智慧教育、智慧課堂是當前教育信息化研究的一個新的熱點問題,是信息技術與教育教學深度融合的產物。智慧教育的核心在于用最新的信息技術變革和改進課堂教學,打造智能、高效的課堂。當今社會進入大數據時代,大數據的出現將會對社會各個領域產生深刻影響。在教育領域也不例外,美國許多高校和基礎教育領域十分重視大數據的應用,2012年美國國家教育部了《通過教育數據挖掘和學習分析促進教與學》的報告,我國也有不少學校和教育軟件企業進行教育大數據和學習分析技術的探索。因此,利用大數據技術分析和改進學習行為,變革傳統課堂教學,構建基于動態學習數據分析的智慧課堂模式,具有重要的現實意義。
一、智慧課堂的提出及發展
人們對智慧課堂的理解總體上有兩類,一類是從教育視角提出的,另一類是從信息化視角提出的,本文所使用的概念是后一類。在英語中,關于“智慧”的表達有三種,即Smart、Intelligent或Wisdom。2008年,IBM最早提出“智慧地球(Smart Planet)”,隨后出現了智慧城市、智慧教育、智慧課堂等概念。IBM使用及廣泛推廣的“智慧地球”是“Smart Planet”。因此,現在人們所說的“智慧課堂”是智能化課堂(Smart Class),主要是從信息化的視角理解的,即使用先進的信息技術實現教育手段和課堂的智能化,進而實現教育教學的智慧化。
基于信息化的視角來分析,隨著信息技術迅速發展及其在學校教育教學中的廣泛應用,從早期的輔助手段向與學科教學的深度融合發展,傳統課堂向信息化、智能化課堂發展,對智慧課堂的認識也在不斷深化。目前對智慧課堂概念的定義也有多種類型。比如:有的學者定義“智慧課堂”是物聯網和教育云端等新技術于一體的智能課堂;[1]有的認為“智慧課堂”重點在課堂中的應用,是通過云計算、網絡技術、應答系統等技術手段來支持個性化學習的有效展開;[2]有的學者提出建立基于電子書包的“智慧課堂”系統,具有課前多媒體電子教材預習、課中互動教學、課后微課程作業輔導等功能,為實現“顛倒的課堂”和學生隨時隨地碎片化學習提供了全面支撐[3]等等。
實際上,智慧課堂的概念是隨著信息技術在教學中的不斷應用與融合而逐步發展的。當今社會進入教育大數據時代,基于大數據技術分析和改進學習行為、變革傳統課堂已成為一種必然趨勢。這里我們結合自己的研究,提出基于動態學習數據分析的智慧課堂概念。
二、智慧課堂的概念
所謂“智慧課堂”,是以建構主義學習理論為依據,利用大數據、云計算、物聯網等新一代信息技術打造的智能、高效的課堂。其目的是基于動態學習數據分析和“云+端”的運用,實現教學決策數據化、評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化,全面變革課堂教學的形式和內容,構建大數據時代的信息化課堂教學模式。智慧課堂的提出與發展既是信息技術在教學領域應用的產物,同時也是課堂教學不斷變革的結果。
對上述智慧課堂定義的理解,應重點把握以下幾個方面的內涵:
1.智慧課堂的構建依賴于大數據學習分析技術
數據改變教育是智慧課堂的核心理念。對于具體的課堂教學來說,數據是反映教學效果的最為顯著的指標,比如:學生識字的準確率、作業的正確率、多方面發展的表現率――積極參與課堂教學的舉手次數,回答問題的次數、時長與正確率,師生互動的頻率與時長等。在課堂教學中生成了海量的數據,對這些數據進行加工、挖掘和分析離不開大數據技術和方法。基于大數據的學習分析,智慧課堂從依賴于存在教師頭腦中的教學經驗轉向依賴于對海量教學數據的分析,一切靠數據說話,依靠直觀的數據對學生的學習行為進行判斷和制定教學決策,實現了基于數據的課堂教學。
2.智慧課堂基于全過程動態學習評價和智能推送
傳統課堂上每位教師常常要面對幾十個學生,很難及時把握和照顧到每個學生的個體差異。智慧課堂基于全過程動態學習評價和智能推送,有效地改變了這一狀況:通過課前富媒體預習材料和作業,進行預習測評和反饋,深化學情分析,優化教學設計,便于精準教學;通過課中推送隨堂測驗,進行實時檢測數據分析和即時反饋,改進教學策略,調整教學進程;通過課后作業數據分析,實施針對性輔導,為學習者即時推送合適的個性化學習資料,實現個性化的學習支持。
3.智慧課堂采取“云+端”的教與學服務方式
智慧課堂的實施基于云計算技術、采取“云+端”的服務方式,部署和應用智慧課堂的信息化平臺――智慧教室,其主體由微云服務器、端應用工具、云平臺等組成。智慧課堂信息化平臺提供學習資源管理與服務、教育信息管理、多元化評價等功能,通過教室內多種終端設備的無縫連接和智能化運用,打破了傳統意義教室的黑板、講臺和時空概念,具備動態學習數據的采集和即時分析功能,實現了教與學的立體溝通與交流,使傳統課堂發生了結構性變革。
4.課堂是翻轉課堂進入2.0時代的最新成果
翻轉課堂的基本要義是基于教學視頻的應用將傳統教學流程顛倒過來,從“先教后學”轉變為“先學后教”。大數據時代強調數據分析和應用,基于大數據等信息技術的全面支持,從一般性觀看視頻轉變為課前預習、測評分析及反饋,從“先學后教”轉變為“以學定教”,從對課堂的控制轉向基于數據的動態學習分析、即時反饋及據此實現的教學機智,已經從早期的“流程顛倒”的翻轉課堂1.0轉變為“結構性變革”的翻轉課堂2.0,從而實現了大數據時代的“智慧課堂”。(傳統課堂、翻轉課堂與智慧課堂的關系見表1)
三、智慧課堂的信息化平臺架構
智慧課堂常態化應用的前提是具有先進、方便、實用的工具手段。為此,需要構建基于學習動態數據分析和“云+端”應用的智慧課堂信息化平臺。智慧課堂信息化平臺應用功能的基本架構如圖1所示:
在圖1中,智慧課堂信息化平臺的應用功能由從下至上的四個層次構成,主要包括:
(1)資源管理與服務層:主要是進行學習資源的管理和提供服務,包括課程標準、全科電子教材、各類題庫系統、教學動態數據和教育管理信息。
(2)多元評價支持層:提供對學習和教學質量的形成性評價、總結性評價和診斷性評價服務,包括測試系統、GPA綜合評價系統、教學質量評價系統和動態評價分析系統。
(3)端應用服務層:提供智能終端的學習、管理和應用功能,包括微課制作與應用、學習資源推送、端應用工具、第三方APP應用等。
(4)用戶實現層:提供教師的“教”與學生的“學”的應用程序和方法,最終實現對課前、課中、課后的教學信息支持。
四、智慧課堂的教學結構模型
智慧課堂是基于動態學習數據分析實現的智能、高效的課堂,是利用現代信息技術對傳統課堂不斷改進的結果。大數據及學習分析等技術的應用,使得課堂教學結構發生了重要的變化,我們從與傳統課堂教學結構的對比來分析智慧課堂的教學結構模型。
1.傳統課堂的教學結構
傳統課堂教學采用的是“5+4流程”結構,即包括教師“教”的5個環節和學生“學”的4個環節以及相互之間的聯系方式,共同組成課前、課中、課后的完整課堂教學過程,構成了教學持續改進的過程循環。傳統課堂的教學結構理論模型如圖2所示:
課前環節
(1)教師備課:教師依據上一次課學生作業和教學經驗進行備課。
(2)學生預習:學生對上一次課堂上布置的預習內容進行預習,但預習結果的反饋要到上課時間。
課中環節
(1)授課實施:教師依據備課方案進行講授,學生跟隨老師的思路進行聽課。其間,老師根據學生的學習情況進行提問,部分學生代表回答問題,實現了部分互動。
(2)布置作業:教師布置課后的作業和預習任務。
課后環節
(1)完成作業:學生在課后完成作業,第二天或下一次上課時遞交給老師。
(2)批改作業:老師在收到作業后完成作業批改,批改的情況往往難以及時反饋到下一節的備課中。
(3)評價反饋:老師將作業批改結果反饋給學生,通常需要兩三天之后。
2.智慧課堂的教學結構
智慧課堂教學采用的是“8+8流程”結構,即包括教師“教”的8個環節和學生“學”的8個環節以及它們的互動關系,共同組成課前、課中、課后的完整課堂教學過程,構成了教學持續改進的過程循環。智慧課堂的教學結構理論模型如圖3所示:
課前環節:
(1)學情分析:教師通過智慧教學平臺提供的學生作業成績分析,精確地掌握來自學生的第一手學情資料,確定本節課的教學目標;
(2)資源:根據教學目標和學情,教師向學生推送富媒體預習內容(微課、課件、圖片、文本等),同時推送預習檢測的內容;
(3)學生預習:學生預習教師推送的富媒體內容,并完成和提交預習題目,記錄在預習過程中的問題;
(4)課前討論:針對預習中的問題,學生在論壇或平臺上進行相關討論,提出疑問或見解;
(5)教學設計:教師根據學情分析結果,教學目標、教學內容,學生預習檢測統計分析和討論的情況,修改教學設計方案。
課中環節
(1)課題導入:教師采取多種方法導入新課內容,主要通過預習反饋(對學生提交的預習檢測統計分析)、測評練習和創設情景等方式導入新課程,提示或精講預習中存在的問題;
(2)展現與分享:學生展現課前自學成果,圍繞新課導入進行演講展示、分享觀點,并重點聽取在預習中理解不透的知識,積極參與課堂教學;
(3)新任務下達:教師下達新的學習探究任務和成果要求,并下達任務完成后的隨堂測驗題目,推送到每個學生終端上;
(4)合作探究:學生開展協作學習,主要包括分組合作探究、游戲教學等方式,教師設計活動,為學生分組,進行互動討論,學生開展小組協作后提交成果并展示;
(5)實時測評和反饋:學生課上完成課程導入和新任務后,進行診斷服務,完成隨堂測驗練習并及時提交,得到實時反饋;
(6)精講與點評:基于數據分析,教師根據測評反饋結果對知識點難點進行精講,對薄弱環節補充講解,重點進行問題辨析,通過多樣化的互動交流解決學生在新任務中遇到的問題;
(7)鞏固提升:學生針對教師布置的彈性分層作業和任務,對所學習的新內容進行運用鞏固,拓展提升。
課后環節
(1)個性化推送:教師依據學生課堂學習情況,針對每個學生個性化的課后作業,推送學習資源;
(2)完成作業:學生完成課后作業并及時提交給老師,得到客觀題即時反饋;
(3)批改作業:教師批改主觀題,并錄制講解微課,推送給學生;
(4)總結反思:學生在線觀看教師所錄解題微課,總結所學內容,在平臺或論壇上感想與疑問,與老師、同學在線討論交流,進行反思。
五、智慧課堂的主要應用價值
基于動態學習數據分析的智慧課堂,對傳統教學產生了革命性的影響,在教學實踐中具有重要的特色和應用價值,主要體現在以下幾個方面:
1.有利于構建建構主義理想學習環境
建構主義學習理論是現代教育技術領域的核心理論,為智慧課堂的構建奠定了堅實的理論基礎。建構主義認為,知識是學習者在一定情境下借助他人(包括教師和學習伙伴)的幫助,通過意義建構的方式獲得。理想的學習環境包括情境、協作、會話和意義建構四大要素。智慧課堂依據建構主義理論設計課堂教學模式,能夠非常好地滿足建構主義學習理論對學習環境所提出的較高要求。智慧課堂按照知識建構螺旋上升的特點,圍繞課前、課中、課后的教學閉環,利用多種新媒體、新技術和智能設備,基于動態學習數據分析和“云+端”的運用,能夠創造和展示各種趨于現實的學習情境,增進師生間、生生間的立體化溝通交流,有利于開展協作、探究學習,實現學習者知識意義的建構。
2.促進課堂形態的重大變革
智慧課堂教學中現代信息技術手段的深度應用,使課堂形態發生了重大變革。新技術、新媒體和智能終端為學習者提供了豐富的認知工具與支撐環境,為師生建立了更為開放的教室和課堂活動。例如,云端智慧教室無傳統的講臺與黑板,課桌以分組討論方式擺放,在教學過程中采取多元的交互協作方式,教師面向學生教學并直接融入小組討論;教師可以通過手中的任意移動終端設備(手機、PAD)實現書寫并向教室內大屏幕投射,教師常用的PPT不僅僅可以一幀一幀展示用,而且可以進行任意的手寫、標注、推演等,傳統的課堂已經變成了數字化的“體驗館”、“實驗場”。
3.創新課堂教學結構和模式
大數據背景下的智慧課堂教學,在教學觀念、教學內容、教學方式和教學流程上都發生了重大變化,課堂教學模式得到了“顛覆”。從以教師為中心強調知識傳授的傳統教學轉變為以學生為中心強調能力培養;從傳統多媒體教學的“望屏解讀”向師生共同使用技術轉變,師生、生生之間的溝通交流更加立體化,無障礙地進行即時交流互動;學習資源實現富媒體化、智能化、碎片化,按需推送、實時同步。課堂結構發生了變革,教學進程從“先教后學”到“先學后教”、“以學定教”,學習與智能測評在前,教師依據課前測評分析,有的放矢,分層教學,通過微課吧、分組討論、精講點評、分層練習等方式組織更加個性化的課堂教學,課后教師能夠給每個學生個性化的作業,真正實現了個性化教學和因材施教。
4.構建全過程學習評價體系
基于動態學習數據分析的智慧課堂,其核心是對學生的學習全過程進行動態、實時的診斷評價和反饋。利用大數據學習分析技術提供測評練習,教師能夠快速地對學生的學習全過程做出診斷評價。例如,通過智能評測系統實現數字化作業或預習預設的問題評測,收集、判斷學生已掌握的知識和技術,自動數據分析與反饋,為教師的備課提供了及時、準確、立體的信息,據此實現有的放矢的備課,選擇適應的教學策略。通過隨堂練習及評測系統,進行實時測評、統計,快速分析與反饋學生的課堂學習效果,及時調整課堂教學進度與內容,體現了教師的教學機智,展示了教學藝術。基于數據的分析成為引導學生學習的依據,通過課后作業數據分析和反思評價,對學生進行個性化的輔導和實現教學的持續改進。
5.實現智慧課堂的常態化應用
智慧課堂取得實際成效的前提是常態化應用,常態化應用的前提是具有先進、方便、實用的工具手段。通過開發應用智慧課堂信息化平臺,提供“微課”制作與推送功能、動態學習評價與數據分析功能、靈活方便的智能終端應用功能等,實現常態化教與學的應用。例如,“微課制作與應用平臺”相對于傳統的教學視頻制作和應用工具來說,更加簡單、方便、實用,使得智慧課堂的實現,不再只是表演階段,因為技術足夠的簡單與方便,教師能快速融入到日常教學之中;隨堂錄制的微課,因為其足夠的“小”、足夠的方便,讓微課的制作與應用實現了常態化。師生“端應用工具”是具有即時通訊功能的教學工具,支持包括蘋果、安卓、windows在內的多應用平臺,可以實現師生在課堂教學中的立體溝通,同時師生間可以實現課前、課后的隨時隨地問答、討論與教學交流,保證了基于“端”的教與學應用常態化。
參考文獻:
體育課的隊伍組織和調動是體育實踐課的一大特色。體育課因教材、場地、時間、學生的不同,隊伍的組織和調動也不同,這就使體育教學的組織工作更加復雜,而在一堂體育課中隊伍的組織和調動順利與否,將直接影響這堂課的質量。在葉老師的《站立式起跑》一課中,教學需要五路縱隊進行站立式起跑的練習,在隊伍調動中,葉老師下達了“四列橫隊成五路縱隊”的指令,并分組站到指定位置,由于學生平時所學的隊列隊形變換中沒有練習四列橫隊成五路縱隊,加之學生的空間方位感還不是很強,所以學生在隊伍調動時,難以理解教師的指令,不知所措,浪費了很多時間。本節課葉老師的隊伍調動總用時5′53″58,占總時的14.7%,其中浪費時間最多的就在“四列橫隊成五路縱隊”這一環節,用時1′19″80。體育課隊伍調動中教師下達正確合理的口令,能節省隊伍調動的時間,為學生爭取更多的練習時間,提高練習的密度,葉老師如果用“四列橫隊成八列橫隊走”的口令,再將隊伍散開到指定位置,既簡單,又快速,避免了不必要的時間浪費。
二、關于練習強度的安排
《浙江省中小學體育(與健康)教學建議》(以下稱《建議》)第12條指出“體育課要保證必要的運動量和身體練習密度,而且要有合理的節奏。”“課中要合理安排教學與練習、運動與休息的交替,使運動負荷和練習密度有合理的量和節奏。”《建議》第22條指出“臨近進入課堂教學的結束階段,要逐漸減小運動強度,必要時還要做放松性練習,以便讓學生的身心趨于平靜。”
姜老師的四年級《跪跳起》一課,從跟蹤學生心率變化的情況看(圖1),本課的練習強度安排是不夠合理的。在臨近30分鐘的時候,姜老師安排了近6分鐘的有氧踏板操,學生心率達到145次/分,是本次課心率最高峰,之后安排了2分鐘的靜力拉伸放松活動,這兩項活動都是比較好的素質練習項目和放松活動,但在一定強度的有氧踏板操之后馬上安排靜力拉伸活動,不利于身體生理機能的恢復,如果在兩項之間再安排一項輕微負荷的項目作為過渡,放松效果會更好。比如在踏板操結尾部分放慢節奏,再自然過渡到靜力拉伸或跟著音樂節奏拍打四肢再到靜力拉伸等等。
三、關于學生練習的等待時間
學生練習等待時間因內容、場地、器材、組織隊形、練習形式等的不同而不同,教學中要優化各種教學手段,盡量縮短學生等待的時間,以提高練習密度。毛葳老師的八年級《交叉步接球投籃》一課中學生等待練習的時間共計12′12″22,占總時間的30.5%,其中用于等待時間較長的教學環節是五人一組,組內輪換練習交叉步接球投籃。根據科學研究證明,一個人可忍受等待時間不宜大于80秒,等待時間過長學生容易產生厭煩情緒。花園中學作為我市籃球訓練基地,場地設施較好,一片球場內就有6個球架,相對于一片球場2個球架的場地而言,學生用于等待的時間已經縮短很多了,如何安排練習縮短學生的等待時間提高練習密度呢?我認為可以采取分組輪換練習的方式進行教學,如分成交叉步接球投籃框練習組和交叉步接球投人籃(一生當人籃,定點站立接投籃者的球)練習組,投中籃框加兩分,投中人籃加一分,一定時間后兩組交換練習,看誰得分高。這樣既縮短了學生等待的時間,激發了學生練習興趣,提高了練習密度,又彌補了籃框不足的缺陷。
四、關于保護與幫助
《建議》第20條中指出“要仔細檢點教材中的危險因素,并認真預想在教學中可能出現的危險情景,預想安全對策,備好安全保護方法,教給學生并組織學生的互相安全保護,課中隨時提醒和監督學生要注意安全,杜絕危險行為出現。”
姜老師在課中隨時提醒學生練習跪跳起時要注意安全,前后相互監督、保護和幫助同伴練習,并在教學中請學生進行配合示范保護幫助的練習,這些說明教師已經預測到了教學中可能出現的安全隱患,并采取了預防的措施。但是保護幫助示范時,老師請了兩個學生進行示范,自己只顧講解保護幫助的方法,沒有留意學生的實際保護幫助法,幫助者手握練習者的手臂前后擺動,這不僅沒有起到保護幫助的作用,反而限制了練習者的動作。導致了后來的練習中很多同學受同伴的錯誤幫助影響,之前會跳的也跳不起來了,降低了教學效果,同時無形中增加了練習的危險性。如果老師只請一個學生上來進行練習,自己進行保護幫助的示范和講解,學生即可一目了然。
五、活動啟示
以上案例只是教學中出現的個別無效或低效的教學問題,要預防和解決教學中存在的問題,我認為要教師從課前、課中、課后三個階段的學習、實踐與總結中提升個人業務水平,提高駕馭課堂教學的能力,減少和杜絕教學問題的發生,最終提高教學有效性。
1.課前準備
首先,教師要認真研讀《體育與健康課程標準》《浙江省中小學體育(與健康)教學建議》《浙江省義務教育體育(與健康)必學內容教師用書》等教學用書,經常查閱和溫習有關體育科學知識,掌握和鉆研各項體育運動技術、技能和練習方法,隨時注意積累資料,多閱讀體育書刊、報紙和關注有關電視廣播,多參加教研活動進行教學交流,積累教學先進經驗和方法,提高自身理論水平,以理論引領我們的教學。
其次,要吃透教材。教師應認真分析課程標準和教材體系,通讀全部教材,做到心中有數,挖掘教材的內在聯系和教材的特性;深入鉆研每節課的教材內容安排和教法,包括教材本身的難易程度、運動負荷大小、發展哪方面素質、影響身體的部位、可能出現的錯誤和糾正方法及其它教育因素。只有教師真正吃透、理解教材,才能更準確地把握教材,突破教材的重難點,讓學生更易聽懂、領會和掌握。
再次,要精選教學內容,有效達成教學目標。教學內容的選擇要具有實效性,必須為教學目標服務;教學內容要適合學生的生理、心理特點,尊重學生個體差異,將教學內容分解、分級,真正做到因材施教,確保每一個學生受益;教學有法,教無定法,教師要根據教學內容的不同,選擇合理有效的教學方法。
另外,還要強調課前認真設計教案。體育教案是上好課的先決條件。教師通過設計教案,對教材內容進行加工和整合,將自己的教學思想與教材融會貫通,從而駕馭教材,駕馭課堂。如果不認真設計教案,教學過程中必然目標模糊、心中無數、要求不當、隨心所欲而不可能取得好的教學效果。因此教師在設計教案時要以教育理論為基礎,依據教育對象和自己的教育理念、經驗,運用系統的觀點與方法,分析教學中的問題和需要,制定教學目標,合理安排教學步驟和方法,為優化教學效果而設計切實可行的教案。同時教師要集思廣益,虛心聽取他人的意見和建議,借鑒他人的方法和經驗,縮短教學摸索階段,提高教學質量。
2.課中應變
教學設計是對課堂教學的一個預設,隨著體育教學的深入,課前的預設會發生變化,教師要根據教學的實際情況,尋找缺陷,及時調整,比如提高練習要求或降低水平,改變教學的方法和手段等。教師在課堂教學中要辯證處理預設與生成的關系,使課堂教學不受預設的束縛,讓課堂真正成為發展學生個性、培養學生能力的動態生成型課堂,使課堂煥發出更強的生命活力。
中圖分類號:G620 文獻標識碼:A 文章編號:1671-0568 (2014) 22-0077-03
數據整理與分析是學生科學探究活動中一個非常重要的環節。這個環節直接影響學生的科學概念建構與否,直接影響學生的分析概括能力提高與否,直接影響學生實事求是、一絲不茍的科學精神形成與否,因為這些都將在數據整理與分析的過程中得以培養。但目前的科學課堂,每當進行到數據的整理與分析環節時,往往是匆匆交流,草草收場;或漠視數據,出示概念;或簡單呈現,告之結論。這樣,收集的數據就變得沒有意義。本文主要探討如何對收集的數據進行有效的整理與分析,從而讓學生真正利用數據找尋規律、得出結論,讓課堂探究變得更真實、更準確。
一、整理――為分析“打底稿”
數據整理是對觀察、實驗等科學探究活動中所搜集到的資料進行排序、分類或歸類,從而更好地凸顯數據的特征,展現事物的規律。它是數據分析的基礎,本文形象地稱其為數據分析“打底稿”。
1. 巧設問題,鼓勵自主整理。在整理數據時,我們很多教師會幫助學生進行整理,或者干脆不讓學生整理。其實我們應相信學生的潛力是無窮的,可以給學生提供機會,提供時間,讓學生自主整理,讓他們有機會學會整理,并提高整理能力。
在四年級上冊的《天氣》單元中,學生在經過一個月的天氣觀察以后,獲得了相對豐富的數據,共有30天左右的有關天氣數據,每天又有最高氣溫、最低氣溫、風力、天氣現象等,還有些天有降雨量數據。面對這么繁多的數據,如何整理?必須先讓學生整理自己做的天氣日歷中的相關數據。如:這個月平均最高氣溫是多少,平均最低氣溫是多少,天氣現象主要有哪幾種,各有幾天?3級以上的風力有多少天,3級及3級以下的風力有多少天?通過這幾個問題,讓學生對天氣日歷中的幾個要素進行有針對性地整理,在問題的指引下,學生完全可以將繁多的數據整好、厘清。學生不僅能親身經歷整理的過程,還能清晰地認識到天氣變化的一些規律,自主性也得以更好地體現。
2. 提供方法,學會巧妙整理。整理數據的方法很多,在小學科學課中,常用的是畫統計圖,且統計圖小學數學課中就有系統地,分冊安排學生進行學習。科學課中要結合具體的實驗數據,讓學生運用統計圖來進行整理數據。
如四年級上冊的《溫度與氣溫》一課,讓學生將一天(五個時段)的氣溫變化畫成柱狀圖,一天的氣溫變化特點就直觀地顯現出來。又如:六年級上冊的《抵抗彎曲》,學生收集了紙的寬度與抗彎曲能力的大小及紙的厚度與抗彎曲能力大小的有關實驗數據后,教師指導學生作折線圖,畫好圖,數據特征躍然紙上,學生馬上就會發現:紙的厚度增加,抗彎曲能力大大增強。否則,不經過整理的數據,學生只發現:紙的厚度增加,抗彎曲能力增強,而難以建構隨著紙的厚度變厚,抗彎曲能力是大大(或者說是大幅度)增強。
除畫統計圖外,還可以根據不同的課的特點,讓學生參與設計整理的方法或教師直接提供方法,進行數據整理。如五年級下冊《擺的研究》一課中,研究擺長對擺的快慢的影響時,教師先提問:同學們,你們在獲得數據后,可以怎樣整理,讓數據更加清楚、明了呢?有沒有好的建議?指名兩個學生回答后,第三個學生就提出了大家都認同的一個好建議:可以按擺線從長到短的順序來排列數據的順序。這樣,我們給學生一個思考空間,學生就給大家提供一個整理數據的方法,不僅整理能力又得以提高,還充分地發揮了學生的能動性,而不是一味地由老師安排,學生僅僅是報一下數據、或到黑板填一下數據。很多時候,不是學生不會,而是我們沒有提供給學生機會。
通過一定的方法整理數據,幫助學生思考,讓學生體驗到對數據進行巧妙整理后,可以更清楚、更有效地分析數據。同時能夠更好地培養學生觀察數據的能力,提高學生整理數據的能力。
3. 小組指導,開展合作整理。在科學課中學生進行小組活動時,學生會有很多機會合作。制訂計劃時、觀察時、實驗時、制作時……但很少有機會合作整理。其實我們可以在小組里開展合作整理,教師給予一定的指導,讓學生之間互幫互助,互補互充,充分地整理數據。
如五年級上冊《測量力的大小》一課中,每個學生進行用彈簧測力計測量六種物體(三種是規定的物體,三種是自選的物體)重力大小的活動,記錄表如下:
正確使用彈簧測力計測量物體重力大小是每個學生必須要掌握的一項實驗技能,所以每個學生都會實驗、記錄,在課堂上,匯總全班學生的數據沒有意義,也并不現實,那么就請幾個學生來匯報自己的測量數據,教師就沒辦法了解大部分同學的數據,學生使用彈簧測力計的情況就很難反饋。這時候,我們可以發揮小組合作學習的作用,讓小組同學對自己組的4~5位同學的數據進行觀察、整理,從而為分析彈簧測力計的使用情況,改進操作中存在的問題,更加規范彈簧測力計的使用做好準備。教師可以提供小組的指導是:①對于測量三種規定的物體,請算出你們小組實測的平均值。②誰的估計值離這個平均值最近,可以請他示范測量的動作,取長補短。③對于測量三種自選的物體,小組可以一起給這些物體按重力的大小排排隊,再按從大到小的順序用手掂量掂量,感受重力的大小。通過這種小組合作整理的方式,學生能更有針對性地反思自己使用彈簧測力計的操作是否規范,同時能更深刻地建立對于物體重力大小的一種感性認識。
二、分析――讓數據“說實話”
分析數據是對整理后的數據進行一種歸納,抽象出數據所揭示的事物的特點或規律,讓數據“說實話”。也是對數據進行概括總結的過程,為了形成客觀的結論,建構科學概念。
1. 觀察先行,提高分析能力。當學生對數據進行整理后,科學探究下一步活動就會指向分析數據,得出一定的結論。此時,教師通常會拋出問題:你從中得出了什么結論?肯定馬上有學生舉手準備回答。可是學生不一定能夠從數據表或圖中找到規律,學生的回答很難指向數據的特點,而且學生沒有一個靜心思考的時間,習慣性地去猜教師可能想要哪個答案。這樣對學生的分析思考是很不利的。
教師應該要引導學生對數據先進行觀察。不同的數據,分析的難易程度會有所不同。在數據比較單一,特點比較凸顯的情況下,教師可以直接說:“請你觀察這組數據,你發現了什么?”而有時在數據較多,或較雜的情況下,教師可以進行引導:這一行(或一列)數據有什么特點?讓學生一行一行(或一列一列)地進行觀察。也可以引導:哪些數據說明的是同一個問題或特點?讓學生對數據進行歸類。還可以引導:請對比其中的這兩組數據,你發現了什么?讓學生在數據對比中,總結出規律。
總之,在開始分析數據時,我們要給學生一定的時間,讓其對數據進行自主觀察,或在教師一定的引導下進行有目的地觀察,讓學生充分認識觀察數據的方法,從而能夠更有效地從數據表中獲取有用的信息,提高數據分析能力。
2. 問題引領,拓寬分析思路。在課堂教學中,數據指向的事物特點或規律有時是明顯的、有時是不明顯的;有時是單一的,有時是多方面的。教師要根據學生的認知水平、分析數據的能力。適時提出問題,打開學生的思維,引領學生有目的去思考、多角度去分析,從而提取更多的價值信息。
如三年級下冊《磁鐵的兩極》一課,學生通過實驗獲得條形磁鐵的五個點的磁力大小數據如下:
×年×班“用回形針檢測條形磁鐵的磁力強弱”實驗數據匯總表:
當時,教師就是這樣問學生的,你有什么發現?學生的注意力和興趣點都集中在C點上,因為這是很明顯的一個發現,但學生的這點發現卻背離了教師原有的預設,教師就用一句話把這個學生最感興趣的發現回避掉,這句話就是:因為我們今天的回形針太大了,而中間的磁力非常弱,所以一枚回形針也掛不住,這個“0”并不是代表沒有磁力。但這句解釋無法把學生的興趣點轉移,又一個學生舉手了,問:老師那用什么東西可以檢測呢?教師說:今天老師沒有準備比回形針小的物體,同學們回去可以再試試。你們還有其他發現嗎?只見課堂里鴉雀無聲,沒人舉手,此時教師看看時間也不多了,就直接設問:同學們,你看看每一條磁鐵是不是都是兩端的磁力強,中間的弱呢?……
這樣的數據,其實我們在觀察時可以發現:每一條磁鐵都是兩端的磁力強,中間的弱。但教師讓學生自己去發現時,學生們會先關注“C”點的數據是很正常的,如果沒有引導學生橫向去比較數據,他們的思考就會受局限,思維的廣度體現不出來了。筆者認為可以運用問題的引領的方式去引導學生對數據進行觀察和分析。當數據匯總后,請同學們一組一組地觀察數據,你發現有什么共同的規律?跟其他組的數據比較一下,你能發現不一樣的特點嗎?再仔細觀察一下,你有什么疑問嗎?這樣,通過問題的引領,學生一步一步地深入分析數據,也逐漸地建構起了相關的科學概念。
3. 正視事實,增強證據意識。在實際課堂教學中,教師們都想數據會說話,而且是說正確的話,但有時數據會讓學生不好說話,或引導學生說錯誤的話。也就是當數據出現不正常時,影響學生建構科學概念時,往往能夠正視這些數據,從容面對這些數據的教師卻不多。常見的現象是:有時――同學們,這組的數據是錯的,我們先不看;有時――干脆回避,提都不提;有時――全歸為誤差,我們不管。這里會給學生造成兩個誤區:一是只要我知道了結論,數據的正確與否是無關緊要的;二是數據出錯了,我都可以看成是誤差。這樣的處理方法顯然是不行的,我們要給每一個數據“說話”的權利,數據是實驗研究的依據,是為隱含的科學概念、科學規律提供證據。如果是正常的誤差范圍之內的,我們引導學生合理地去認識。但有時是操作不當引起的,有時是小組沒配合好引起的,有時是記錄時出錯引起的……我們要充分尊重事實,仔細分析數據錯誤的原因,久而久之,才能增強學生的證據意識,同時,有利于學生養成反思實驗的習慣。
與此同時,在那些需要服從國家教育大綱的國家,教師被要求根據規范對教育目標和內容進行約束。特別是中國和日本,政府授權學校相關課本。這樣的國家課程和授權課本從頭到尾影響了藝術教育的方向和案例。
對個人的課程研究將提供少量的優秀藝術教育的案例和前線的實踐探索,它同時能夠向我們描繪學校中藝術課堂的真實情況。但是這些案例對于指明在一個大環境下發生的傾向是遠遠不夠的,例如,在地方或是國家的范圍。相比之下,檢驗國家大綱和授權課本能夠著重認識官方對于藝術教育的態度。但是,這樣的行為可能會捕捉到一定基于正式文件的理想化模型。
所以,在個人課程和國家大綱之間缺少相互連接的橋梁。例如,在2004年,日本有10557所初級中學。m藝術在初級中學教育中是一門必修課。因此,我們至少擁有與學校數字等量的豐富藝術課程。有超過10000個教室藝術教育的案例同時塑造了這個國家在藝術教育方面的內容。不幸的是,絕大部分來自這些課堂的聲音未被記錄或正式分析。如果我們持續忽視這些來自于地方或全國范圍的教師所做的貢獻,這恐怕會造成大部分普通課堂塑造的藝術教育實際運動經驗數據的丟失。因此,我們迫切需要明確個人美術教育和國家大綱之間結構上的知識鏈。
為了解讀藝術教育的集體傾向,于1991年,我以“實際執行的藝術課程”為名在東京的初級中學內進行了一次調查。被選中區域內的藝術教師會被要求完成一份關于他們在1990-1991學年內結束的個人藝術課程教育的問卷。“實際執行的藝術課程”意指教師需要對上個學年的教育內容和課時分配進行評估。通常情況下,教師會根據學生的需求調整課程計劃,意味著實際執行的課程會與原先設定的計劃有差別。教師的職業洞察力和他們嘗試提升教育質量的愿景都會影響到課程計劃的更改。在一些情況下,教師會對當下的環境進行妥協,例如,課時不足、硬件缺失、課堂管理、學生的基礎等等都會使教師調整或放棄原先的計劃。原計劃或提綱通常是教師需要在工作單位提交的正式文件,要求能夠反映國家大綱或學校當局的正式要求。為了捕捉來自課堂的真實聲音,我們必須檢測實際執行的課程而絕非是正式提綱。收集的資料已經通過整合和分析,用于識別最為真實的課堂美術教育。
接下來,于2012年,約東京調查的20年之后,我進行了國家范圍的同課題調查:創意課程——初級中學藝術探究。針對學校課程的國家大綱在1991的調查后進行了2次修改,而第三次修改預計于2012年執行。藝術課程的內容、時間分配和環境都在20年間發生了變化,雖然我們必須謹慎對待2次調查之間的取樣差值,但我相信2012年的調查能夠給予我們更準確的關于全國傾向的數據。
余下的部分,我將先總結日本教育系統的總體框架,然后探討1991年于東京得到的數據結果,并映射到2012年于日本全國進行的調查。通過這次討論,我想對由萬千藝術教師心血組成的藝術教育集體傾向的研究發展做出一定的貢獻。
一、日本教育體制下的藝術
日本政府對幼兒到中學教育中的美術教育設定了規范。在幼兒教育中,《學校教育法》(1947)要求幼兒園(3-6歲兒童)“通過音樂、神態語言和形狀塑造用于培養兒童豐富的情感和表達的基本能力”。“形狀塑造”對應日語中的詞匯“zokei”,意指“兒童動手和繪畫的能力”,而并未提及“藝術”的字眼。現行版本的《幼兒園學習課程》(2008)由5種活動領域構成:健康、人際關系、環境、語言和表達。表達關系到兒童基于聲音、色彩、形狀、肌理和運動產生的愉悅,并期待兒童通過表現性藝術獲得學習的基礎能力。
日本有一個強制的從小學到初級中學的9年制教育系統。在小學教育階段(6-12歲兒童),有一門必修課叫做“繪畫和手工”,向學生提供初級階段的視覺藝術教育。根據現行版本的《小學學習課程》(2008),繪畫和手工的目的在于通過表達和鑒賞培養學生的審美情趣。表達的活動分為兩大類:藝術玩耍和通過繪畫、立體作品與手工進行表達。
在初級中學教育階段(12-15歲兒童),學生學習藝術作為一門必修課程,是基于繪畫與手工初級教育的再深造。如同《小學學習課程》(2008)提及的那樣,現行版本的《初級中學學習課程》(2008)同樣專注于通過表達和鑒賞培養學生的審美情趣。表達的活動被分成兩大類:繪畫與雕塑,設計與手工。基于2008年的修訂,初級中學教育在形狀、色彩和成像的指導下與小學教育在繪畫和手工上享有'共通的內容。
在高等中學教育階段(15-18歲兒童),學生需要從4門藝術課程中至少選擇1門課程,它們是音樂、美術、手工和書法。根據現行的《高級中學學習課程》(2009),藝術由表達和鑒賞活動組成,并包含三大類型的表達活動:繪畫與雕塑、設計和圖像媒體(例如書法、視頻、電腦生成圖像)。手工同樣由表達和鑒賞活動組成,并包含兩大類型的表達活動:日常生活與手工,社會與手工。課程學習著重強調學習傳統文化,特別以手工為主。
二、1991年東京調查的大環境
1989年,教育部重新修訂了《初級中學學習課程》,于1993年正式執行。在1991年的調查中,學校課程根據1977年制定的《學習課程》設計(1981年執行),每一個學校都在準備執行新版本的內容。因此,為了檢測1991年調查的大環境,我將同時參考兩個版本的《'學習課程》,1977年和1989年。
1977年版的《初級中學學習課程》中藝術課程的主要特征是廢除了1969年建立的五大領域:繪畫、雕塑、設計、手工和鑒賞。此外,它引進了兩大領域:表達和鑒賞,而原有的繪畫、雕塑、設計和手工都被歸于表達的名錄之下。換句話說,每一個部分的獨立性都被弱化了,雖然它們以子分類的方式依舊存在。
1989年版本的《初級中學學習課程》在前版本上的最大修訂在于時間分配的靈活性。《學校教育行為加強條例》(1977年修訂)特別指出每一個學校科目的時間分配都應根據《學習課程》(1977)的修正進行制定。在學校每年1050節的課時中,初級中學第一學年的學生(12-13歲)需要修70節美術課(1節課相當于50分鐘),第二年同樣需要修70節,而第三年則下降至35節。《學校教育行為加強條例》(1989年修訂),與修正的《學習課程》(1989)相一致,更改了初級中學美術課程的時間分配。它允許每個學校為二年級的學生制定35-70節之間的美術課,允許在藝術和音樂課的課時上進行縮減。
為了選擇調查的對象區域,我基于對當地教師的采訪和自身于80年代末在東京公立初級中學的教學經驗,檢測了東京藝術教育的特點。我鑒別了三個決定性因素。首先,個人教師在制定課程內容時被寄予了更為寬泛的決定能力。這意味著對實際執行的課程研究有潛力能夠展現國家大綱所無法預測的隱藏傾向。其次,政策能夠保證教師的作為一名藝術專業人員的質量,當地的教育權威機構為中學藝術課程應聘了專門從事藝術教育的教師。這是合理的,因為在大城市中招聘專職人員的難度相對較低。但是,這對東京以外的區域并不適用,特別是農村地方的小型學校,其他科目的教師會被允許臨時教授藝術課程。最后,教師來自于不同的背景。例如,東京的學校職工來自于日本的不同地區。相比之下,在農村的學校中,絕大多數的學校職工都來自本地或周邊區域。他們不是從本地大學畢業就是大學畢業之后回到了他們的家鄉。從這層意義上講,東京享有著豐富的多樣性,這在其他區域是相當少見的。
以上的三個方面突出了東京的特殊性,使其成為藝術教育調查的理想選擇區域。研究東京同樣能夠使我們鑒別某些具有影響力的因素,例如教學的自由度,專業知識與技能和豐富的師資背景。所以我充分考慮了檢測東京的合理性,在20世紀90年代初利用有限的研究經費、人力資源和個人電腦開展了課題研究。
三、在東京實際執行的藝術課程(1991年)
在當下的大環境中,下述發現相當有價值:
(一)在實際執行課程中對類型的時間分配傾向于設計和手工。
(二)教師和學生對于藝術課程中的不同類型持有觀點和態度上的分歧。
(三)實際執行的課程意外地與國家授權課本的統一度極高。
(一)是從對調查問卷第二問的分析與相關資料的對比中獲得。在第二問中,參與對象被要求從1、2、3年級中選出單個年級,并匯報上個學年(1990年4月-1991年3月)實際執行課程的情況。其中包含學習單元的具體清單,按照類別數據、材料、主題、時間分配、效果評估等等進行排序。針對實際執行課程的分析需要對數據進行探索。我提出了一套比例系統用于表示藝術課程的集體傾向,并命名其為“每種類別的時間分配率”。在這里,“類型”對應的是課程學習中的“繪畫、雕塑、設計、手工和鑒賞”。因為有一定概率發展5種類別以外的其他教學單元,所以我增加了一項“其他”供以選擇。數據應基于每種類別的時間分配占整個學年藝術課程總課時的比例進行分析,而絕非每種類型發生的頻率。一套課程有時間分配組成,而時間則通過教師與學生在課堂中的經驗分享構成。一種類別的時間長度能夠表示一定的、有意識或無意識的,教師對每種類型的觀點。
在實際執行課程的時間分配上傾向于設計和手工的人數比例與美術教師的專業背景調查結果有沖突。為什么繪畫專業畢業的教師在實際教學中會如此強調設計和手工呢?
我認為有4條有可能的原因能夠解釋這個現象。首先,教師專注于學生學習的積極性。教育部于1980年重新修訂了學生成績大綱,并在每一門科目中引人了一項新標準:學生的興趣和態度。一份來自1990年英國研究人員關于曰本初級中學美術課堂的觀察報告指出日本美術教師重視“師生之間的友愛互動”。這是可以理解的,一位教師一旦認識到學生對手工表示出強烈的積極性,他/她會在不顧及自身專長的前提下,考慮增加這部分類型的課時。
其次,教師被要求維護課堂的秩序。在20世紀80年代,日本的初級中學飽受校園暴力的干擾(1984年校園暴力討論會)?。設計和手工適用于按步驟進行的指導教學。因此,我們可以合理假設藝術教師傾向于利用這些類型以維護課堂的溝通和秩序,特別是黨學生和教師之間的關系變得不穩定時。此外,在采訪期間,多位藝術教師提到了手工的冥想效果,例如,利用木材進行制作特別能夠平緩那些好斗學生的情緒。
[關鍵詞]理性色彩 數學 認識分數
[中圖分類號] G623.5
[文獻標識碼] A
[文章編號] 1007-9068(2015)08-005
“分數的初步認識”是一節經典課,曾在各種層次的教研活動中大放異彩,被吳正憲、黃愛華、朱樂平、張齊華、周衛東、許衛兵等多位名師演繹過,他們有的注重情境,有的著力探索,有的凸顯文化,有的關注基礎,有的扣住理解,有的強化應用,可謂是亮點紛呈,各具特色。不過,數學是自然科學的基礎學科,理性精神是其核心精神。數學思維的訓練、數學方法的感悟、數學活動經驗的積累,都離不開數學理性的參與。透過名師的課堂,可以感受到充滿理性色彩的課堂魅力。本文以許衛兵老師“分數的初步認識”一課為例,談談個人的感想。
一、高點定位,整體“布局”,首尾呼應
從什么樣的角度來引入分數,是分數的初步認識的首要命題。回顧以往的教學,通常有兩種方式:一種以朱樂平老師為例,從“1÷2”中分數與除法的關系入手;一種以吳正憲老師和張齊華老師為例,從將多個物體平均分兩份過渡到將一個物體平均分兩份,讓學生憑著日常生活經驗體會“平均分”與“一半”的豐富含義,為接下來學習分數打開思路。這兩種方式其實有相通之處,算式“1÷2”同樣可以理解為一個物體平均分成兩份,本質是一樣的。許衛兵老師的站位似乎上了一個臺階,從“數系”的角度出發,引領學生在整數之外,尋找分數的蹤跡,并最終實現二者的統一。
課始,師生從“數”的讀音聊起,引出數學家華羅庚的話“數(shù)起源于數(shǔ)”,然后數蘋果的個數,得出1、2、4等數,并告知在數學上這樣的數叫“整數”。
課尾,讓學生看圖寫分數(如圖1)。隨著一個圖形被平均分的份數增加后,學生開始出現了“點數(shǔ)”的情況。
師(一邊做點數的動作,一邊追問學生):你們這是在干什么呢?
生:我們在數呢!
師:數什么呢?
生:數平均分成了幾份,還數涂色的部分。
師:華羅庚爺爺說“數起源于數”,看來,不僅整數和數(shǔ)有關系,分數和數(shǔ)也——
生:有關系。
生:整數是數個數,分數是數份數。
【賞析】分數的學習建立在整數的基礎上,從形式上來看,二者差別較大,但是,從內在關聯性來看,又具有統一性,即整數由若干個“1”累積而來,分數由單個的“1”均分得到。學生從幼兒園學數數開始,大量接觸了由許多“1”累加得到的整數,但是對于均分“1”得到的分數,卻是第一次接觸。他們需要把原有的“集中思維”發散開來,逆向完成新的建構。在這里,數學的理性表現為知識之間的承接性、多樣性中的統一性。
二、交流寫法,回顧意義,深化理解
分數的寫法,在很多教師的課堂上是直接告知的。事實上,因為分數包含分子、分母、分數線三個部分,學生在模仿書寫時的確出現了從上到下、從下往上、先中間后上下、先上下后中間等不同寫法。這里面有什么可以“玩味”的呢?許衛兵老師非常敏銳地抓住了這個點。
師:1/2這個分數你會寫嗎?請一個同學到黑板上寫一寫。(一名學生上前書寫,先寫分子1,再寫分數線,然后寫分母2)
師:這位同學是從上往下寫的。有書寫順序不同的嗎?
生1:我是先寫2,再寫分數線,然后寫1。
師:你是從下往上書寫的。還有不同嗎?
生2:我是先寫分數線,然后寫2,最后寫1。
師:簡單講,就是從中間向兩邊。真是不說不知道,這一說還真奇妙。分數的書寫到底有沒有一個大家公認的數學順序呢?(學生你看看我,我看看你,感到十分納悶)
師:要是找不到合適的理由,那是否能舉個例子,看看1/2是怎么產生的。比如,一個蘋果(教師在黑板上畫一只蘋果),哪里是它的1/2?
生3:從中間把它切開。
師(在蘋果上畫一條線):從中間切開,就是切成兩部分——同樣大,我們學過,這種分法叫做——
生:平均分。
師:也就是把這個蘋果平均分成2份(板書:平均分 共2份)。哪里是它的1/2?
生:其中的一份。
師:(師將其中一份畫上斜線,并板書:其中1份)這么一說,我們就明白了,要產生一個蘋果的1/2,首先要——
生:平均分。
師:是啊,有了平均分,才有了2份,從2份中選1份就有了1。按照這樣的過程,你們覺得寫分數時,怎樣的順序比較好?
生4:先寫分數線,它像平均分的線,然后寫分母2,再寫分子1。
師:這樣寫好在哪里?
生5:正好和分數產生的順序一致了。
【賞析】在數學史上,分數的書寫歷經了豐富的過程后,逐漸變得簡約了,約定俗成了。然而,從學習的角度來看,“冰冷的美麗”背后一定有“火熱的思考”,這種思考可以和前人發現數學規律的經歷一致,可以和知識的結構脈絡一致,也可以和兒童特有的經驗、思維一致。但不管怎樣,都是為了學生能更好地理解數學,學好數學。上述分數寫法的探討過程,實際上是學生對分數意義的進一步理解和解釋的過程。數學學習,最終是建立起學生自己的數學理解、數學認識、數學邏輯和數學思考,為每一個理解、認識、邏輯、思考都提供一種可行的注解,是數學理性能力的重要表現。
三、數形結合,手腦并用,豐富體驗
許老師是簡約數學的倡導者和實踐者,他的教學簡潔、清晰、流暢、豐富而又深刻,能夠精確地把握、經濟地妙用情景創設、素材選擇、活動組織、結構安排、媒體使用等教學要素。簡潔的形式美,豐富的意蘊美,靈動的創造美相互交融,渾然一體。
在研究1/2時,教師讓學生折出長方形紙的1/2。
根據學生的展示,大屏幕顯示左右對折、上下對折、斜著折三種(如圖2)。
師:有沒有其他方法折出長方形的1/2?(一學生示范,如圖3所示)
師:其他人看明白了嗎?(生搖頭)看不明白正常,難度太高!剛才的三種折法,與其說有三種折法,不如說是一種方法。
(大屏幕顯示三種折法中3根折線交于一點,然后課件動態演示,一根折線繞點旋轉,將長方形通過上下、左右、對角線、任意角度都平均分成2份)
師:有多少種折法?
生1:無數種。
師:都可以用哪個分數表示?為什么?
生2:因為都是平均分成兩份,其中的一份就是1/2。
師:數學就是這么有意思,已經研究得腦子空白了,腦力不夠了,換一個角度,就有新的發現。
【賞析】數與形是數學研究的兩大對象,作為分數教學的起始課,抽象思維與形象思維相互補充的數形結合思想,對學生認識、理解、建構分數有舉足輕重的作用。許老師通過折紙環節讓學生認識1/2、操作1/2、交流1/2,并智慧地點出3種折紙方法的共同交叉點,以不變(交叉點)應萬變(無數條折痕),讓學生“跳一跳摘到果子”,萌發了好奇感,激發了學習熱情,體會到了辯證與統一的哲學思想和數學理性的神奇魅力。
再比如,一張紙對折產生1/2后,許老師讓學生再對折得出1/4、1/8,并觀察圖5,完成大小比較。
在說一個比1/8還要小的分數時,在學生說出1/9、1/10、1/11后,許老師激勵學生說出一個“嚇人的”,學生就說出1/100、1/200、1/500。然后,讓學生聯系生活中的事例來解釋,為什么拼命把分母說得越來越大?
學生有的從折紙說起,一張紙折的等份越多,每份就越小。也有的學生舉出吃蛋糕的例子,吃一個小蛋糕,兩個人吃,一人吃一半;4個人吃,一人吃一小塊;如果分給全班吃,每人只能吃點兒塞牙縫;如果分給全校吃,每人舔一舔都不夠。
【賞析】學生第一次認識分數,教學難度并不能太大,“數不離圖”是教材編排的基本原則。但是,這并不是說教學只能停留在從圖到圖、就圖說數的淺表層次,相反,要借助于圖形直觀來孕育學生的理性思考。整節課,我都能明顯地感受到許老師的一“材”多用,一“材”巧用的匠心獨運,在不知不覺中,學生的認識變得豐富了,理解變得深刻了,思維變得靈活了,體驗變得強烈了。
一、引言
在大數據的影響之下,我們的傳統的教育教學方式正在發生著劇烈的改變,大數據分析在教學中的應用也越來越明顯,特別是在高中數學中的應用,未來的大數據分析必然會對教學產生巨大的作用,因此,研究大數據分析是一件至關重要的事。
二、大數據分析的概念
對于數據的本身來說,是用來記錄信息的,但是隨著計算機和互聯網技術的發展,我們在生產和生活中的各個領域都有了突飛猛進的進步,這相應地帶來的是各種數據的處理方式更加的復雜,數據的數量以及涉及的規模也在不斷地擴大。大數據的特點可以和經濟學的觀點一樣,從微觀和宏觀兩個方面來理解,但是目前大多數對大數據有研究的專家來說他們都是從宏觀的角度來分析大數據的定義的。大數據處理的數據數量很多,即使新數據也能很快地進行處理,這些數據的類型也是多種多樣涉及很多的領域,而且處理的數據具有真實性。大數據分析的重點在于分析,就是利用大數據技術對收集到的數據進行全方位的分析,大數據分析的優勢明顯,哪怕你的數據量非常大,但是分析也能快速地完成,并且還能保證數據的真實性。大數據分析的目的是通過對歷史數據的分析和解決,進行科學的總結,發現其規律性和模式,同時結合穩定的動態流數據預測事物發展的未來趨勢。
三、高中數學課堂教學策略的大數據分析
(一)更新高中數學教學思想,以此構建數據分析的概念。很多的老師因為受傳統的教學觀念的影響,思維方式和教學方法都已經模式化了,并沒有樹立數據分析的教學觀念,俗話說,物質決定意識,意識是物質的反映。如果老師的教學觀念還沒有及時更新的話,那么,教學行為在這些思想的影響下還是不會出現根本性的變化,為了解決這一難題,在國家新的課程改革中明確提出了“數據分析”這一概念,這一概念的提出標著在大數據的時代背景下我們的國家也越來越重視數據分析在教學中的實際運用,各位老師應該牢牢把握住數據分析的觀念,在實際教學中,幫助學生構建數據分析的知識框架。(二)勇于探索,在數學教學中嘗試分層教學。現在的高中數學教學的過程中,采用的還是以班級為單位的固定的教學方法,這種教學方法已經是一種既定的模式,對知識接受不同程度的學生他們上課的內容是相同的,這樣接受能力強的學生的潛能得不到發揮,接受新知識能力弱的學生跟不上老師講解的內容,打擊了他們學習的積極性和主動性。早在幾千年之前,我們的大教育家孔子在教學的過程中就提出了因材施教的教育理念,要求老師在課堂教學中準確地把握每一個學生的性格特點,來進行知識的傳授,不錯過任何學生的潛力,同時進行不同類型的教育。在高中數學課堂教學中,教師可以分層次地教學生。一班上有不少學生,學生與學生之間存在個人和個人之間的差異,不同學生的不同類型的教學可以有效地促進教學課堂。個人差異和個體差異明顯的小學生,也可以嘗試不同的教學方法,嘗試新的教學模式,面對個人差異,分不同層次的分析教學給他們,這有助于促進學生更好地學習數學,也充分挖掘學生在數學上的潛力。(三)學習分類和重視數學知識的積累。高中數學是一個強大的抽象性和邏輯性的學科,需要有更大的知識量,這就要求學生學會分類,分類各種數學知識,這有助于學生加深對數學知識的理解,也可以幫助學生理清數學知識的靜脈,學生進入下一階段的數學學習會學得更好。另外,還要強調數學知識的積累。
作者:馮雄德 單位:武威第七中學
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【摘 要】 在高等教育領域已經儲備有海量教學過程數據的背景下,強調了教學過程數據的價值,提出了大數據思維下基于教學活動
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Glossary of Education Reform. 2013. Learning Experience. Retrieved May 13, 2016, from http:///learning-experience/
中圖分類號:G434 文獻標志碼:A 文章編號:1673-8454(2017)10-0014-04
移動互聯技術迅速發展及其在教育教學中的應用,推動了新一輪課堂教學的創新與變革,傳統課堂向數字化、智能化課堂發展。隨著智慧教育理念的提出及發展,信息技術環境下智慧課堂的構建成為教育技術界越來越關注的研究熱點。
一、智慧課堂的概念及其意義
不同視角下對于“智慧課堂”有不同定義,這里從信息化視角來理解“智慧課堂”的概念。從實際開發和應用來看,“智慧課堂”可以定義為“以建構主義學習理論為指導,利用‘互聯網+’時代的大數據、移動互聯、云計算等新技術構建的信息化、智慧化、高效互動的課堂。”它應用“云+端”服務方式,通過智能推送、動態學習數據采集和即時分析,實現基于數據的教學決策、實時全面的教學評價、全過程的交流互動、個性化的資源推送,從而變革和改進課堂教學的結構和模式。智慧課堂是信息技術和教育教學深度融合的產物,也是翻轉課堂發展的新體現、新趨勢。
在大數據時代背景下,傳統課堂教學面臨新的挑戰和機遇,利用學習數據分析來改進教學行為是變革傳統課堂的有效手段。國內外許多教育機構和部門都十分重視教育數據挖掘和學習分析技術的應用,2012年美國國家教育部了《通過教育數據挖掘和學習分析促進教與學》的報告;2016年4月,清華大學與學堂在線共同正式對外了一款免費線上教學工具――雨課堂,它通過微信服務號連接師生的智能終端,實現對課前-課上-課后教學全過程的動態學習數據收集和分析,雨課堂的推出為智慧課堂構建提供了環境和技術支持。
利用雨課堂構建基于學習數據分析的智慧課堂,適應教育信息化和大數據背景下的學校課堂教學改革創新的需求,具有重要的現實意義和價值:
1.有助于實現個性化、高效互動的課堂
大數據背景下基于學習數據分析的智慧課堂,變革了傳統課堂教學結構和模式,從以教師為中心的知識傳授為主轉向以學生為中心的能力培養為主,從“先教后學”轉變為“先學后教、以學定教”。課外,學生自主移動學習,師生交流互動,教師依據課前預習數據反饋,進行個性化指導,同時設計有針對性、個性化的課堂教學;課堂上,師生一起協作探究解決問題、完成學習任務,將課堂時間的運用發揮到極致。這種課堂內外的教與學能夠提高學生學習自主性、積極性,實現師生之間的更多互動,在某種程度上活躍了課堂氛圍,從而達到高效的課堂教學。
2.有助于實現全過程多元化的學習評價體系
智慧課堂利用大數據和云計算技術,對學生的課前-課中-課后學習全過程進行動態、實時記錄和統計反饋,從而能夠更全面、客觀、真實地對學生學習情況及教學效果做出評價。這種全過程多元化的學習評價方式,一方面對學習活動起到引導作用,利于對學生進行個性化的指導;另一方面,幫助教師改進教學策略,使教學活動的開展更有效地促進學生的學習。
3.有助于豐富和發展智慧課堂的理論和實踐,推動課堂變革和創新
將雨課堂應用于傳統課堂教學中,探索基于學習數據分析的智慧課堂模式,并在具體課程教學中開展實踐,這為智慧課堂的研究提供了參考,為一線教師開展混合式、翻轉課堂教學提供借鑒。同時,引起教師關注并嘗試運用新技術進行教學改革實踐,推動傳統課堂的變革和創新。
二、雨課堂支持下的智慧課堂構建
1.雨課堂支持下的智慧課堂架構
在對雨課堂特點及其功能研究基礎上,構建基于雨課堂的智慧課堂架構(如圖1所示)。雨課堂是應用于PowerPoint中的一個插件,采取“云+端”的服務方式,通過云計算、云存儲和云服務等為課前-課中-課后教學的各個環節提供信息技術支持。教師只需要會PPT和微信就可以快速便捷地部署智慧課堂。在學生端,雨課堂提供課前預習自測、課內“不懂”按鍵、彈幕和隨堂測試等功能,幫助學生預習、鞏固知識并反饋學習情況;在教師端,可以推送PPT課件、分享鏈接和微課視頻、測試、統計和反饋學生學習數據,幫助教師及時把握學生學習情況、學習效果以及學習軌跡。雨課堂支持下的智慧課堂打破了傳統課堂的圍墻,具備實時動態學習數據的采集和即時分析功能,實現了智能、高效的教學交互與反饋,改變了傳統課堂的教學方式。
2.基于全過程學習數據分析的智慧課堂教學模式
智慧課堂的核心理念是用數據改變教育,學習數據是客觀真實地反映教學過程、教學效果的重要依據。實時、客觀、全面反映當前教學狀態,是一線教師的迫切需求,傳統課堂上教師面對幾十位學生,很難及時準確地把握每位學生的學習情況、有效調控教學進程。智慧課堂基于學習數據分析,使課堂教學從依賴于教師的教學經驗及直觀判斷轉向依賴于學習數據的分析反饋,用數據說話,依靠客觀、實時的學習數據對教學情況進行判斷和調整教學策略,實現智慧、高效的課堂。
在χ腔劭翁錳氐恪⒓芄寡芯康幕礎上,同時結合雨課堂的技術特性,設計基于全過程學習數據分析的智慧課堂教學模式(如圖2所示)。課前,通過推送預習資料,進行預習情況統計分析和檢測,深化學情分析,優化教學設計;課中,通過“不懂”按鍵、發送彈幕、隨堂測驗,進行即時學習數據分析和反饋,調整教學策略和教學進程;課后,通過作業數據統計分析,進行針對性指導,推送拓展學習資料,實現個性化學習。雨課堂的技術支持對課前-課中-課后整個學習過程提供實時動態學習數據采集、分析和智能推送。
三、智慧課堂應用實例
利用雨課堂開展智慧教學的準備工作非常簡單,教師只要安裝好雨課堂插件,然后在手機微信里關注雨課堂后,進入我的課程頁面點擊“我要開課”即可創建課程和班級,創建成功的班級對應有專屬的二維碼和邀請碼,教師可以通過班級QQ群或微信群告知學生,學生掃碼或輸入邀請碼進入班級,這樣便快捷地完成了智慧課堂的部署。
下面以高校公共基礎課《計算機應用基礎》中的“計算機網絡”一課為例,具體闡述雨課堂支持下的智慧課堂教學實施過程。
1.課前環節
(1)預設教學目標和內容
教師根據之前對于課程內容及學生情況的學情分析后,預設本次課的教學目標,確定教學內容(如表1所示)。
(2)預習資料和預習反饋
教師利用PowerPoint中的雨課堂插件將上課PPT課件快速轉換成可以隨時推送的微課課件,同時還可以輕松插入慕課視頻(如計算機網絡MOOC視頻)和網絡視頻(如局域網組建),在預習內容最后添加了客觀題作為課前預測。微課制作完成后,教師將預習課件生成并推送到手機,在手機微信端點開收到的推送后預覽課件并針對性對每頁添加語音講解,最后至班級。全班學生收到推送課件后,隨時隨地進行移動學習、完成預測并即時得到自動評分,另外,學生可以“報告老師”提出預習中的疑問或想法。教師也可以實時查看到已預習學生人數、預測題各題答題情況,瀏覽學生反饋并和他們進行課前互動交流。
(3)優化教學設計
教師在手機端實時看到的學生整體預習情況統計以便第一時間掌握學生課前預習情況,隨時記錄教學設計與備忘等,根據課前預習反饋,深化學情分析,明確教學重點和難點,優化教學設計,以便精準教學。如課前預測題答題情況的統計我們發現大部分學生對于網絡協議、網絡地址的理解有一點困難,需要課堂中對這些問題重點解決;個別學生給老師的報告中反映出學生對于計算機網絡的認識只在表層,引發我們思考如何讓學生更深層次地理解計算機網絡和設計教學。
同時,教師通過郵件獲取課前每位學生預習情況統計詳細數據(如每位學生觀看頁數、觀看的頁面、預習時長、預測題評分統計),精確掌握每位學生的預習情況和學習行為,以此作為一對一個性化指導以及過程性評價的依據。
2.課中環節
(1)開啟授課,進入課堂
教師開啟雨課堂授課后,手機微信端即刻收到推送并點擊推送信息,等待學生進入;學生用微信掃碼或輸入邀請碼簽到進入課堂,教師可郵件得到課堂情況統計詳細數據了解學生的到課情況。等所有學生掃碼完畢后教師點擊開始上課,手機變遙控器控制課件的播放,學生端同步接收到課件。
(2)課程導入,分享與展示
教師將課前做的投票調查結果分享給學生,課前調查統計發現89%的學生之前極少接觸計算機網絡方面的知識。同時將預習情況反饋給學生,使學生之間有比較和定位,使他們做好課堂學習的心理準備。教師從“什么是計算機網絡?”、“網絡的功能是什么?”這幾個問題入手進行提問,學生分享觀點,展現課前自學成果,通過學生互評,教師展示本次課的教學內容和目標,進而展開更深層次內容的學習。
(3)精講與拓展
教師根據教學目標并依據直觀的學習數據進行針對性教學,學生在聽課中發現有不明白的內容可以隨時點“不懂”第一時間反饋給老師,老師能實時看到課件中每頁“不懂”的人數,及時知道學生學習情況,并調整教學策略。如授課中發現在講解網絡地址時有很多學生對“子網掩碼”都不懂,教師就以實際的一個操作演示進行說明,使學生有了進一步的理解。課間,教師開啟“彈幕”功能,讓學生把自己的想法都彈到屏幕上和大家一起分享,實現了師生之間、生生之間的課堂互動,活躍了課堂氣氛。
最后,教師介紹計算機網絡前沿知識進行拓展,并下達新的學習探究任務,如物聯網、電子商務等大家感興趣的話題,教師為學生分組并設計組織學習活動,學生開展小組協作探究學習,進行互動討論。
(4)實時測評和反饋
學生完成學習探究任務后,教師把隨堂測驗推送到學生手機端,學生當堂完成并提交后,能即刻看到得分及答案,教師也會即時得到統計數據(如每位學生的得分、成績分布、各題答題情況),還可以通過郵件獲取試題統計詳細數據來準確把握每位學生的學習情況,以便課后的個性化指導。另外,教師將分數分布公布至大屏幕,讓學生清楚意識到自己在班里的水平,有助于課后的復習鞏固。這個階段是檢驗課堂教學效率的有效手段。
(5)總結點評
教師通過“不懂”、“彈幕”、隨堂測評得到的實時反饋,對知識點進行總結和點評,對重難點補充講解,對共性問題進行答疑。學生在及時得到教師的點評和總結后,對所學的新知識進行鞏固內化。
3.課后環節
(1)課后討論和投票、拓展學習
為了讓學生結合所學網絡知識并聯系實際展開思考,教師課后作業(“大家一直都在說IPv4的地址不夠用了,但IPv6推出至今,并未得到廣泛應用。為什么會這樣,到底是什么原因?我們還需要IPv6嗎?”),學生“報告老師”闡述各自的想法,教師可以和學生互動交流探討問題并個性化指導,從而學生可以深化知識的學習,培養了探究能力。同時,教師還可以投票,調查了解學生對于課程內容、教學方法、效果等方面的反饋。
另外,教師通過推送和分享鏈接方式給學生推送課后拓展材料,如網絡信息安全、Internett學應用、組網案例等,學生根據自己的興趣和能力有選擇地自主學習。學生也可以隨時點擊查看每次上課課件,重點復習課堂中點“不懂”和收藏的內容,實現個性化學習。
(2)總結改進
教師依據學生課堂的學習情況、課后討論及投票情況,對教學全過程進行回顧與總結,記錄下教學設計,從而來優化教學方案、改進教學策略。
四、結束語
雨課堂支持下的智慧課堂模式基于混合學習理念,應用“云+端”設備,將移動技術與教學深度融合,直接、動態、即時的全過程學習數據,詳實記錄了課前-課上-課后教學全過程,整個教學過程的教學數據轉換為改進教學的決策依據,使教師的教學決策從以經驗驅動轉變為以數據驅動,“用數據說話”,展現了教師基于學習數據分析的教學機智。同時,智慧教學的模式融自主學習、協作學習和探究學習于一體,能培養學生獨立探究、合作溝通和創新能力,實現了課堂內外多渠道的交流互動,充分調動學生的積極性,從而提高課堂教學效率,促進教學效果。
當然,這種智慧課堂模式在不同學科教學中的應用,將存在新情況、新問題,有待研究者們根據教學實際去思考、更新和發展。筆者也將在目前對于智慧課堂研究基礎上繼續進行應用研究,積累實踐教學經驗,從而不斷改進和完善。
參考文獻:
[1]孫曙輝,劉邦奇,李新義.大數據時代智慧課堂的構建與應用[J].中國信息技術教育,2015(13):112-114.
[2]孫曙輝,劉邦奇.基于動態學習數據分析的智慧課堂模式[J].中國教育信息化,2015,(22):21-24.
中圖分類號:G632 文獻標識碼:A 論文編號:1674-2117(2015)13/14-0112-04
從基于物聯網技術構建的智慧教室,到利用電子書包開展智慧學習,以及基于云計算和網絡技術搭建的智慧課堂,信息技術增強了課堂互動交流,提升了課堂教學效率。大數據時代,開展基于大數據技術的動態學習評價,建立基于學習數據分析的智慧課堂,為現代學校智慧課堂的構建與應用提供了新的思路。
智慧課堂的定義
目前對智慧課堂的定義總體上有兩類:一類是從“智慧”的語義學上定義,與“智慧課堂”對立的是“知識課堂”;另一類是從信息化視角定義的。本文的定義是基于后者。從信息化的視角來看,隨著信息技術不斷發展及其在學校教育教學中的應用,信息技術從早期的輔助手段向與學科教學的深度融合發展,傳統課堂向信息化、智能化課堂發展,對智慧課堂的認識也在不斷深化。
目前基于信息化視角對智慧課堂概念的定義有三種。一是基于物聯網技術應用的。這一定義強調基于物聯網的“智能化”感知特點。二是基于電子書包應用的。這一定義強調基于電子書包的“移動化”智能終端特點。三是基于云計算和網絡技術應用的。這一定義強調課堂中的“個性化”學習應用特點。
這里我們結合實際開發應用,提出基于動態學習數據分析的智慧課堂概念。即智慧課堂是指利用大數據、云計算、物聯網等新一代信息技術打造的智能、高效的課堂,是基于動態學習數據分析和“云+端”的運用,實現評價反饋即時化、交流互動立體化、資源推送智能化,全面變革課堂教學的形式和內容,構建大數據時代的信息化課堂教學模式。
智慧課堂的主要特點
基于動態學習數據分析和“云+端”運用的智慧課堂,與傳統課堂相比,在技術和教學應用上具有重要的特色和創新價值。主要特點有:
①基于數據的課堂:一切靠數據說話,依據學生學習行為大數據挖掘分析與決策,用直觀的數據了解學生對知識掌握的水平,精準地掌握來自學生的第一手學情資料。
②高效互動的課堂:利用智能化的移動學習工具和應用支撐平臺,教師與學生、學生與學生之間的溝通與交流更加立體化,能無障礙地進行即時交流和互動。
③動態開放的課堂:借助于新興信息技術及各種智能終端,課堂系統超越了時空限制,實現更為開放的教室、更為開放的課堂活動,讓課前、課中、課后融為一體。
④合作探究的課堂:采取小組協商討論、合作探究的學習方式,協作群組服務能夠幫助有相同學習需求和興趣的學習者自動形成學習共同體,教師可以通過平臺對小組合作進行實時的數字化評價和及時的反饋。
⑤個性化學習的課堂:通過課前預習測評分析和課中隨堂測驗即時分析,實現對學生的個性化學習能力的評估,有針對性地制定教學方案和輔導策略,真正實現“一對一”的個性化教學。
⑥教學機智的課堂:教師基于動態學習數據分析和即時反饋,采取機智性行動,及時調整課前的教學設計,優化和改進課堂教學進程,充分體現教師的教學智慧和教學藝術。
智慧課堂的信息化環境
智慧課堂常態化應用的前提是具有先進、方便、實用的工具手段,為此,需要構建基于學習動態數據分析和“云+端”應用的智慧課堂信息化環境。智慧課堂信息化環境的基本架構如圖1所示。
智慧課堂信息化環境的總體架構包括三大部分,其主要功能是:
①微云服務器:提供本地網絡、存儲和計算服務,可以方便、直接地將即時錄制的當堂課程進行本地化存儲;構建無線局域網,教師和學生可以通過多種移動設備,在無需互聯網的狀態下,實現任意點對點的通訊與交互,節省大量互聯網資源的占用;當連接互聯網時,可以實現教室的跨越空間的直播。
②端應用工具:包括教師端和學生端。教師端實現微課制作、授課、交流和評價工具,導入PPT并實現動畫及視頻的插入,電子白板式任意書寫,實現任務、批改作業、解答問答等。學生端可以接收并管理任務(作業),直接完成作業,進行師生交互、生生交互。
③云平臺:提供云基礎設施、支撐平臺、資源服務、教學服務等,如構建完整的教學資源管理平臺,可以進行結構化與非結構數據的各種教育教學資源管理,支持各種教育教學資源的二次開發與利用,實現多種教育教學資源綜合應用。
智慧課堂的教學流程
在教學實踐運用中,智慧課堂的教學流程為“3+10”模式,即由3個階段和10個環節組成。這些階段和環節包括了教師“教”和學生“學”的共同活動以及它們的互動關系。智慧課堂的教學流程如下頁圖2所示。
1.課前環節
學情分析:教師通過智慧課堂信息化平臺提供的學生作業成績分析,精確地掌握來自學生的第一手學情資料,預設本節課的教學目標,并向學生推送微課或富媒體預習及檢測的內容。
預習測評:學生預習教師推送的富媒體內容,完成和提交預習題目,并可在論壇或平臺上進行相關討論,提出疑問或見解,記錄在預習過程中的問題。
教學設計:教師根據學情分析結果和學生預習檢測統計反饋的情況,以學定教,確定教學目標、內容、方法等,優化教學方案設計。
2.課中環節
課題導入:教師采取多種方法導入新課內容,主要通過預習反饋、測評練習和創設情境等方式導入新課程,學生展現課前自學成果,圍繞新課導入進行演講展示、分享觀點。
探究學習:教師下達新的學習探究任務和成果要求,學生開展協作探究學習,主要包括小組合作探究、游戲教學等方式。教師設計活動,為學生分組,進行互動討論,學生開展小組協作后提交成果并展示。
實時測評:學生完成學習探究任務后,教師將隨堂測驗題目推送到每個學生終端上。學生完成隨堂測驗練習并及時提交,教師進行實時診斷和反饋。
總結提升:教師根據實時測評反饋結果對知識點、難點進行總結和點評,對薄弱環節補充講解,重點進行問題辨析。學生針對教師布置的彈性分層作業和任務,對所學習的新內容進行運用鞏固、拓展提升。
3.課后環節
課后作業:教師利用平臺個性化的課后作業,學生完成課后作業并及時提交,得到客觀題即時反饋。
微課輔導:教師依據學生課堂的學習情況,結合批改作業,錄制、講解微課并有針對性地推送給學生,進行個性化輔導。
反思評價:學生在線觀看教師所錄解題微課,總結所學內容,在平臺或論壇上感想與疑問,與教師、同學在線討論交流,進行反思評價。
智慧課堂教學應用實例
我們研究與開發的“基于動態學習數據分析的智慧課堂”,已經在全國各地許多學校進行實際應用并取得良好成效。2015年1月10日,由蚌埠市教育局主辦的“蚌埠首屆智慧課堂觀摩研討會”在蚌埠二中舉行,來自安徽、上海、江蘇、深圳、武漢等省市的1000多名中小學教師前來觀摩6節課,《中國教育報》專題報道了這次觀摩活動。在觀摩會上,蚌埠第二實驗學校基于“智慧課堂信息化平臺”開展了一堂教學實踐課“認識三角形”。該堂課利用信息技術的優勢,使學生課前學習微課;課堂上根據學生的認知特點,創設“金字塔闖關”的游戲情境,并進行實時測評和資源推送,結合任務驅動教學法展開深入的探究活動。
1.觀摩課名稱
認識三角形。
2.課程描述
“認識三角形”是蘇教版《數學》第八冊的教學內容。
3.教學目標
①利用生活經驗,通過觀察、操作等學習活動,認識三角形的基本特征,了解三角形兩邊之和大于第三邊。
②在認識三角形的活動中,體會認識多邊形特征的基本方法,培養觀察、比較、抽象、概括能力。
③體驗并掌握自主學習的形式和方法,培養學習興趣,培養合作交流的意識和創新精神。
4.教學模式
(1)課前環節
發放資源:在微課平臺發放學習資源,學生在家自主學習三角形的相關知識,并完成教師在作業平臺發放的作業包。
微課學習內容:①三角形的基本特征;②三角形的三邊關系。
(2)課中環節
集體分享:利用平臺觀看學生作業平臺中的“生活中的三角形”。
游戲教學:利用三角形的相關知識,與同學合作探究,鞏固深化學習內容。
①自主創造。學生可以自己獨立創造一個三角形,或與同學合作,創造一個三角形拍照并上傳。教師展示學生作品并點評。
②分組探究。小組合作,從4根小棒中任意選3根,圍成一個三角形,寫出所有選法。教師巡視指導并展示學生上傳的數據記錄,進行分析,使學生進一步理解“三角形兩條邊的和大于第三條邊”。
③自主學習。學生完成作業平臺中的測評練習。教師借助數據分析平臺提供實時反饋圖,針對問題展開討論。
④鞏固練習。依據所學內容,教師提出問題(把20厘米長的吸管截成3段,每段長是整厘米數,圍成一個三角形,思考:最長的一條邊最多是多少厘米?)和要求,學生先獨立思考,再動手操作。
(3)課后環節
總結討論,教師提出課后任務:通過今天的學習活動,你有什么感受?
5.效果評價
這是一節充分展示“智慧課堂”技術與教學深度融合的課。教師在沒有“刻意”應用“技術”的痕跡下,以極其自然的方式,通過大數據分析、小組協作以及“云+端”設備的應用,實現了“探究學習、主動學習、游戲化學習”等一系列傳統課堂難以實現的教學理念和方法。這是一節形式與內容均發生了深刻變化的高效課堂,充分展現了教師基于動態信息反饋的教學機智。
參考文獻:
[1]王盛之,毛沛勇.基于數字化教學案的智慧課堂互動教學系統實踐研究[J].教學月刊(教學管理)中學版,2014(4).
【中圖分類號】G623.5 【文獻標志碼】A 【文章編號】1005-6009(2017)33-0035-03
【作者簡介】1.周丹菊,江蘇省淮安市天津路小學(江蘇淮安,223005)總務副主任,高級教師,淮安市數學學科帶頭人;2.王乃濤,江蘇省淮安經濟技術開發區教師發展中心(江蘇淮安,223005)教研員,高級教師,江蘇省數學特級教師。
在大數據時代,海量信息從數據中產生,具備數據分析觀念和能力是信息社會對人的基本要求,是數學素養的重要方面。新課標把“統計觀念”修訂為“數據分析觀念”,點明了統計的核心是數據分析。對數據的搜集、整理、分析并體會事件發生的可能性、隨機性,培養學生數據分析觀念,幫助學生進行合理判斷和科學決策。
一、以信息為載體,讓數據“發聲”――培養數據分析觀念的初意識
1.數據場景現實化,激發數據整理的興趣。
兒童更容易對現實的東西感興趣,尤其是數據分析觀念很薄弱的低年級兒童,教學需要根據兒童認知規律和心理特征,創設現實化場景,調動其整理數據的欲望;通過簡單的分類整理等活動,讓學生初步了解數據,理解數據中蘊含的有價值的信息,培養根據問題收集、獲取、分析數據的意識。
案例1 蘇教版二下《分類統計》
(圖1)
問題1:圖1中有哪些人,分別在做什么?你還想知道什么?
生1:我想知道學生比老師多多少人?
生2:我想知道參加哪種活動的人最多,哪種活動的人最少?
以上是兒童第一次接觸統計教學內容,面對游戲情境圖,大多數兒童只知看圖說話,并沒有意識到主題圖中隱藏的數學信息。因此,筆者讓兒童談談“你還想知道什么”,以此來激發他們收集數據的興趣,并使他們意識到,必須根據問題情境對數據進行分類和整理。這是培養學生數據分析初意識的方法之一。
2.數據表達個性化,彰顯數據分析的意趣。
在現實場景中,教師無法預設學生整理數據時會運用哪種符號或方法。首次進行數據整理的兒童往往會創造出令人意想不到的符號,教師應尊重其思維特點,保護其創造性。
問題2:要想知道學生比老師多多少人,你準備怎樣分類?有什么好方法能做到不重復,不遺漏? 小組合作:用自己的方法表示分類的結果。
部分呈現:
分析:根據整理出的數據,能解決你提出的問題嗎?你還能從這些分類結果里知道什么?
放手讓兒童收集、整理數據,鼓勵他們用自己的方式記錄并呈現數據,兒童從場景信息到符號數據的整理過程中感受到數據分析的樂趣。
二、以問題為導向,讓過程“發生”――激發數據分析觀念的潛意識
1.問題指向富有統計意義,經歷真實過程。
培養兒童數據分析觀念不能一蹴而就,須讓兒童從親身經歷中獲取、感悟,讓他們不斷經歷數據分析的全過程:調查收集整理分析。根據數據分析的結果,兒童作出預測和決策,感悟分析過程中滲透的分類、歸納、類比等數學思想方法,數據分析觀念從而得以發展。
案例2 蘇教版四上《可能性練習》
問題:按照足球比賽的國際慣例,雙方采用拋硬幣的方法決定誰先發球。瓶蓋也有正反兩面,為什么不采用拋瓶蓋的方法呢?
活動:合作拋硬幣、瓶蓋各10次并記錄結果。
交流:瓶蓋開口面朝上與朝下的次數相差比較大,硬幣兩個面朝上的次數接近。
分析:瓶蓋兩面輕重不一樣,落地后兩面朝上的可能性不相等。硬幣兩面輕重是一樣的,落地后兩面朝上的可能性相等。所以,拋硬幣的方法對雙方來說是公平的。
兒童在有價值的任務的驅動下經歷主題式活動,親身經歷了數據統計的全過程,統計方法得到掌握,數據分析觀念得以發展。
2.大數據問題分析多樣化,滲透多元思想。
大數據收集、分析過程可以多元化。根據問題所需,選擇適切的分析方法是培養數據分析觀念的關鍵。
案例3 蘇教版六下《統計與可能性復習》
問題:利用網絡調查統計全校各班男生、女生喜愛文藝、科技、漫畫、故事等四類圖書的數據。
交流1:展示某一年級學生喜愛文藝類圖書人數情況可用什么統計圖?展示某一年級男生、女生喜愛漫畫類圖書人數情況可用什么統計圖?
交流2:展示全校各年級學生閱讀故事類圖書的喜好變化情況用什么統計圖?展示全校學生喜愛閱讀各類圖書的分布情況用什么統計圖?
基于全校的調查樣本,教師引導兒童對收集的數據進行整理分析,在討論中讓兒童明晰統計圖表的選擇是基于能否解決所要分析的問題,在討論中,兒童將感受到數據分析的魅力。
三、以課程為資源,讓數據意識常態化――拓寬數據分析觀念的廣意識
1.開發有價值的材料。
并非只有統計教學可以培養學生數據分析觀念。圖形的認識、質數、圓周率等知識的學習,也能培養學生數據分析觀念。
案例4 蘇教版一上《認識圖形》
(1)小組活動:每人選一種積木看一看、摸一摸,把自己的感受和發現在小組內交流。
(2)分一分:把相同形狀的物體放在一起,說說為什么這么分。
引導兒童把隨意擺放的各種圖形進行分類,兒童既認識了圖形又經歷了數據整理的過程。適時創造、開發有價值的研究材料可以把培養學生的數據分析觀念貫穿于課程教學的始終。
2.依托教材體驗隨機。
稻蕕乃婊性是數據分析觀念的要素之一。在課程內容教學中,緊扣教學內容,通過個別現象了解整體規律,由特殊認識一般,可以培養學生的創新精神。
案例5 蘇教版五下《圓的周長》
問題:圓的周長和直徑到底有什么關系呢?
活動:以小組為單位,測量手中的4個圓(每組領到的圓相同),記錄測量出的周長、直徑的長度,利用計算器算出圓的周長與直徑之間的關系,填入表格。
反饋:選取多組數據進行分析,討論周長除以直徑的商有什么特點?為什么有的組測量同一個圓,數據會不一樣?
“圓的周長與直徑到底有什么關系”問題旨在激發兒童通過數據分析獲得結論的意識。讓兒童思考為什么不同的小組測量同一個圓,得出的結果不同,兒童很快意識到測量數據是有誤差的,而產生誤差的原因是多樣的,這正是事件發生隨機性的原因之一。兒童在對多個圓的周長除以其直徑的商的數據分析過程中,發現周長都大約是直徑長的3倍,這是事件隨機性的另一個重要方面。
四、以實踐為決策依據,讓數據分析生活化――實現從數據分析到解決問題
1.拓展數據分析路徑,提升問題解決能力。
一方面教材提供了大量培養兒童數據分析觀念的素材,另一方面解決生活中的實際問題有助于兒童真正養成數據分析觀念。因此,兒童數據分析觀念的培養需從課堂延伸到課外。
案例6 “快樂的聯歡”活動準備
談話:同學們,“六一”兒童節馬上就要到了,班委會打算買些水果分給大家吃,他們該如何購買?
交流:調查大家最愛吃的水果再作決定。
分組收集,匯總全班數據:18人愛吃西瓜,3人愛吃蘋果,6人愛吃梨,25人愛吃桃子。
得出:根據大家愛吃的水果種類和數量買水果,但是西瓜體積大,不必買這么多,買2個就可以了。
當數據分析真正走進學生的現實生活,學生親身經歷了解決實際問題的過程,才能真正體會數據分析對決策的作用。學生能結合實際考慮個別樣本的特點,思考問題更加全面,數據分析觀念得以發展,解決問題能力得以提升。
2.延伸數據分析場域,養成自覺自主意識。
互聯網時代的學習方式是多元的,“數字化教學”已經走進課堂,海量互聯網信息提供了豐富的數據分析素材。
案例7 “一起作業”網絡學習
(1)學生登錄校園英語學習網站,完成單詞跟讀、拼寫、排序、模仿、連詞成句等學習項目。
(2)通過每天的統計數據,了解自己的作業情況,對照本班實際完成情況分析在班級中的排名,也可進行班與班之間的對比。
數據分析素養的養成是為了使學生能更好地適應未來的學習、工作和生活。本例中,學生可以從統計表中了解自身的學習時間、效率、效果等,對自己的學習狀態進行定量或定性的評價。教師也可以分析個人、班級、年級間的差異,為評價學生提供依據。延展性學習,提升了分析數據和解決問題的能力,有助于在“大課堂”中發展學生數據分析觀念。
【參考文獻】
1 信息技術主體活動教學模式的內涵
主體活動式教學是指在素質教育思想的指導下,在教師有目的、有計劃、有組織的指導和引導下,學生自覺、主動地參與教學和其他教育活動,自主地探究知識、發現問題、解決問題。
信息技術課向來是學生喜歡的課程,如何能夠借助學生的內驅力更好地完成信息技術的教學,就需要教師對課堂的精心設計和課堂上對學生自主學習的正確引導。只有加強學生的自主學習能力才是課堂教學的最終目的,也是我們優效課堂所不斷追求的,而主體活動式教學恰恰可以實現這個目標。
2 信息技術主體活動教學模式的主要環節
下面以初中信息技術(青島版)七年級下冊第一章數據處理第二小節數據分析為例,來探究一下主體活動式教學的操作過程及其效果。
“凡事預則立,不預則廢”。對于上課我們也要準備充分。下面我就針對本節課的教學設計來展示一下主體活動式教學模式的準備。
(1)創設情境,激情導入。用貼近生活的實例激發學生學習的興趣,用“興趣”牢牢抓住學生的思維。在《數據分析》這一課我運用當前的熱點關于地震導入,緊貼當前的焦點和熱點問題,把要學內容與當前受關注程度高的熱點聯系起來,巧妙而大膽地引入課堂。展示地震視頻,感受地震帶來的震撼。每一次地震災害結束,雖然造成了巨大的損失,同時也給我們留下了一些珍貴的數據,如何更好地利用這些數據,挖掘數據背后的東西,這些都是一筆寶貴的財富,通過對數據的分析有助于我們更好的防震減災。
(2)分層教學,任務驅動。在課堂實施過程中的設計,我們要充分認識到不同學生的認識水平有高低,因此在設計課堂任務時要體現分層教學的思想。在教學環節的設計上遵循“始終以解決問題為主線”,避免“學用分開”,讓學生充分體會到信息技術改變生活的魅力。在《數據分析》這一課我針對不同層次的學生設計了基礎篇和提高篇兩種層次的任務,學生可以根據自己的知識掌握情況來完成任務,這樣就可以讓每一位學生都能“吃得好,吃得飽”。
在具體任務的設計上我始終以解決問題為主線,步步推進,任務的設置也是由易到難。通過“發現問題―提出問題―解決問題―建構知識―評價反饋”的過程,讓學生主動地掌握知識。
發現問題――在打開地震情況分析表之后,讓學生自己找出原始素材的缺點和不足之處。如:原始數據之間的關系不容易發現。
提出問題――學生探究發現問題之后自己提出問題“怎么辦”,并主動分析尋找解決問題的辦法。
解決問題――通過觀看教師課前提供的軟件教程、查閱手中的導學案等學習資源,自主學習找出問題解決的途徑,充分體現新課程提倡的“自主學習”。通過小組合作探究,實現知識的拓展延伸。
建構知識――通過讓學生完成環環相扣的任務,讓學生更好地建構新知識、新方法,最終實現了教學目標的落實和重點、難點的突破。
評價反饋――通過學生填寫“評價表”實現自評和互評,實現了課堂內容的進一步落實和信息反饋。
(3)小組合作,自主探究。《新課程標準》明確指出,倡導自主、合作、探究的學習方式,鼓勵學生選擇自己的學習方式。關注學生的主體,培養學生自主學習的能力,關鍵是在課堂中讓學生在教師的指導下進行自主的學習與探究。在《數據分析》這節課中,我根據學生的能力高低把學生平均分成了六個小組,每個小組推選出了小組長來全權負責本組學生的活動。各個學習小組主要運用自主學習、討論交流、體驗探究、任務驅動、小組互助等教學策略,強調教師的引導作用,鼓勵學生之間的互助,通過“小老師”的幫助,激發小組內部的團隊互助意識,從而確保全面落實教學目標,并緩解教師忙于輔導之累。
(4)作品欣賞,交流評價。通過學生作品的欣賞與交流有助于提升學生的鑒賞水平,提高學生的交流表達能力,增強學生的成就感。讓學生樹立正確的評價態度,掌握正確的評價標準和評價方法是這一過程的關鍵。在《數據分析》這節課中我主要設計了下面三種評價方式。①指導學生進行自評是否完成規定的任務并填寫評價表。②引導學生開展互評(如學生為什么選擇了不同的篩選字段)。③優秀作品點評。教師通過大屏幕展示完成提高篇拓展任務的學生作品并及時提出表揚。學生通過對自己和他人公正客觀的評價,樹立健康的信息表達和交流意識。
(5)課堂總結,素養提升。課堂的總結要在總結本節課知識的基礎上對學生進行相關道德素養方面的教育,這才是我們的教學根本。針對《數據分析》這節課我對學生進行了關于地震方面的知識普及以及數據隱私方面的教育。
(6)積極探索,課外延伸。知識不是只局限于書本,我們要引導學生進行書本外的學習,特別是我們信息技術課程,因為其“操作性強”的特點,我們更應該讓學生學會“舉一反三”讓學生把自己課堂學到的知識自覺地運用到自己的實際生活當中,讓知識變為為自己服務的能力。對于《數據分析》這節課我給學生安排了課外任務:思考并收集生活中哪些數據可以整理成表格形式;對于這些數據可能會用到哪些分析方法;通過這些方法會得到怎樣的結論。這樣就可以引導學生觀察“數據挖掘”的重要性,激發學生繼續學習的欲望,讓學生產生進一步學習的愿望。
3 信息技術主體活動式教學的優越性